ES2253882T3

ES2253882T3 - Sensor de bobina de tres ejes.

Info

Publication number: ES2253882T3
Application number: ES99914039T
Authority: ES
Inventors: David E. Acker
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: AU3197699A; IL138369A0; DE69928783T2; DE69928783D1; CA2325540C; JP4156195B2; EP1067863A1; US6161032A; WO1999049783A1; IL138369A; JP2002509749A; CA2325540A1; EP1067863B1

Abstract

Un conjunto (50) de transductor de campo de referencia plegable que comprende: (a) una bobina principal (100) dispuesta sobre un substrato plano principal (36), teniendo el citado substrato plano principal un borde periférico exterior (33), y (b) uno o más elementos (30, 31, 32) detectores de campo magnético de tres ejes, comprendiendo cada uno de ellos: (i) un panel base (2) inicialmente plano que tiene al menos tres subpaneles (13, 15, 17) de soporte de elementos, separados unos de los otros por una o más líneas de plegado (17, 18) en el citado panel base, y (ii) tres elementos (4, 6, 8) de calibración, estando situado cada uno de ellos en uno de los respectivos subpaneles de soporte de los citados elementos, con lo cual el plegado de al menos dos de los citados subpaneles por las citadas líneas de plegado permite que los citados elementos de calibración se sitúen a lo largo de tres ejes mutuamente ortogonales en la disposición de los citados sensores de tres ejes, que se caracteriza porque al menos una porción del citado panel base está unida al citado borde periférico exterior del citado substrato plano principal.

Description

Sensor de bobina de tres ejes.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas para diagnostico y tratamiento médicos, y específicamente se refiere a la utilización de transductores de campo de referencia y sondas médicas con transductores de campo de sonda para detectar la posición, orientación, o ambas, en el interior del cuerpo de un paciente.

Técnica anterior

Hay muchos procedimientos médicos en los cuales se introducen sondas, tales como catéteres, en el interior del cuerpo de un sujeto o paciente. En procedimientos tales como la cateterización cardiaca y la neurocirugía, a menudo le resulta necesario al médico o cirujano conocer la localización del extremo distal de la sonda dentro del cuerpo. Aunque algunas veces se utilizan con este propósito procedimientos de formación de imágenes, tales como la fluoroscopia y los ultrasonidos, estos no son siempre prácticos o deseables. Por ejemplo, los sistemas de estos tipos típicamente requieren realizar imágenes continuas de la sonda y del paciente durante el procedimiento. Además, a menudo los sistemas fluoroscópicos son indeseables debido a que exponen al paciente y al médico a una radiación ionizante sustancial.

Se ha propuesto un cierto número de sistemas de localización para detectar la posición de una sonda o de la punta de un catéter en el cuerpo de un paciente sin la necesidad de realizar imágenes continuas del paciente. Estos sistemas incluyen, por ejemplo, los que se muestran en las patentes norteamericanas 5.558.091; 5.391.199; 5.443.489; y las Publicaciones de Patente Internacional WO 94/04938 y WO 96/05768, cuyas exposiciones se incorporan a la presente memoria descriptiva a título de referencia. Otros sistemas de seguimiento electromagnético, no necesariamente para aplicaciones médicas, se describen en las patentes norteamericanas 3.644.825, 3.868.565, 4.017.858, 4.054.881 y 4.849.692.

Los sistemas como los que se muestran en las patentes 5.558.091, 5.391.199, y 5.443.489 y en la solicitud pct `938 determinan la disposición (es decir, la posición, la orientación o ambas) de una sonda que utiliza uno o más transductores de campo, tales como dispositivos de efecto Hall, dispositivos magneto resistivos, bobinas u otras antenas que se soportan en la sonda. Típicamente, los transductores se sitúan en el extremo distal de la sonda o en una posición adyacente al mismo o en una posición conocida con precisión relativa al extremo distal de la sonda. Los sistemas de este tipo utilizan, además, uno o más transductores de campo de referencia que se encuentran dispuestos fuera del cuerpo para proporcionar un marco externo de referencia. Los transductores de campo de referencia son operativos para transmitir o detectar campos no ionizantes o componentes de campo tales como campo magnético, radiación electromagnética o energía acústica tal como la vibración ultrasónica. Con la transmisión de campos entre los transductores de campo de referencia externos y los transductores de campo de sonda, se pueden determinar las características de las transmisiones de campo entre estos dispositivos, y a continuación, utilizarlas para determinar la posición y la orientación de la sonda en el marco externo de referencia.

Como se ha descrito, por ejemplo, en la patente 5.558.091 que se ha mencionado con anterioridad, el marco de referencia de los transductores de campo externos se puede registrar con el marco de referencia de los datos de imágenes tales como los datos de imágenes de resonancia magnética, datos de tomografía axial computerizada (CAT) o datos de imágenes por rayos X convencionales, y por lo tanto se pueden mostrar la posición y/o los datos de orientación derivados del sistema como una representación de la sonda superpuesta sobre una imagen del cuerpo del paciente. El médico puede utilizar esta información para guiar la sonda a la posición deseada en el interior del cuerpo del paciente y para monitorizar su posición y orientación durante el tratamiento o la medición de la estructura interna del cuerpo. Esta disposición mejora en gran medida la capacidad del médico para guiar el extremo distal de la sonda a través de las estructuras corporales y ofrece ventajas significativas respecto a los procedimientos convencionales de sondas de navegación en el interior del cuerpo solamente por sensaciones. Debido a que no requiere adquirir una imagen óptica de los tejidos circundantes con el fin de realizar la navegación, se puede utilizar con sondas que son demasiado pequeñas para acomodar elementos ópticos. Estos sistemas basados en transductores también evitan las dificultades asociadas a la navegación de una sonda por medio de un procedimiento de imágenes continuo de la sonda y del paciente durante el procedimiento, y evita, por ejemplo, una exposición prolongada a la radiación ionizante inherente en los sistemas fluoroscópicos.

Los sistemas de este tipo típicamente utilizan transductores de campo de referencia o bobinas que se encuentran dispuestas en una disposición fija, inmovible, en posiciones tales como el techo de una sala de operación o fijados rígidamente a la mesa de operación o de cateterización. En aplicaciones médicas en las que el sistema se utiliza para seguir la posición de una sonda dentro del cuerpo de un paciente, el montaje de bobina puede interferir con el libre acceso al paciente del médico.

Por ejemplo, la publicación WO 94/04938 que se ha mencionado con anterioridad describe un sistema de catéter que utiliza una pluralidad de bobinas no concéntricas adyacentes al extremo distal del catéter. Estas bobinas generan señales como respuesta a campos magnéticos aplicados externamente, lo cual permite el cálculo de seis coordenadas de localización y de orientación, de manera que se conoce la disposición del catéter sin la necesidad de realizar un tratamiento por imágenes simultáneo. Preferiblemente, al menos se disponen tres de estas bobinas o radiadores en posiciones fijadas fuera del cuerpo, adyacentes al área del cuerpo en el cual se introduce el catéter. Por ejemplo, en la cateterización cardiaca, durante la cual el paciente se encuentra típicamente en posición supina, típicamente se fijan tres radiadores situados debajo del tórax del paciente, en una disposición triangular, coplanar fija, estando separados los centros de las bobinas aproximadamente de 2 a 40 cm. Para la detección de la posición y la orientación de los catéteres o sondas insertados en el cerebro, los transductores o bobinas de radiación de campo deseablemente deberían situarse adyacentes a la cabeza del paciente. Sin embargo, en neurocirugía, el paciente a menudo se encuentra sentado, en posición recta, o quizás boca abajo. De esta manera, un bastidor triangular que sujete a los tres radiadores, como se ha descrito más arriba, no se podría situar de manera cómoda y estable debajo de la cabeza. Además, el posicionamiento del bastidor encima o debajo de la cabeza generalmente interferirá con las manipulaciones de las sondas y las herramientas quirúrgicas realizadas por el ciru-
jano.

El documento WO 97/29685 muestra un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Por lo tanto, sería deseable mejorar la precisión y la eficacia de los sistemas de seguimiento de sondas descritos más arriba y de otros tipos de sistemas que incluyen la aplicación de campos de energía electromagnética u otros no ionizantes al cuerpo humano, ajustando y optimizando las posiciones de los transductores de campo de referencia. La flexibilidad de la colocación de los transductores permitiría el posicionado a medida de los transductores para moverlos a las mejores localizaciones posibles e incrementar la sensibilidad del sistema de localización.

Exposición de la invención

Un aspecto de la presente invención proporciona un sistema para determinar la disposición de una sonda en el interior del cuerpo de un paciente. Un sistema de acuerdo con este aspecto de la invención deseablemente incluye una sonda que tiene uno o más transductores de campo de sonda montados sobre la misma. También se proporcionan uno o más transductores de campo de referencia como se reivindica en la reivindicación 1. Como se utiliza en esta exposición, el término "transductor de campo" incluye un dispositivo que puede transmitir un campo no ionizante, tal como un campo magnético, electromagnético, acústico u óptico, y también incluye un dispositivo que puede detectar uno o más componentes de un campo de este tipo. En un sistema de acuerdo con este aspecto de la presente invención, los transductores de campo de referencia son móviles independientemente unos con respecto a los otros y pueden ser situados por el usuario en posiciones deseadas, seleccionadas por el usuario, a medida, con respecto al cuerpo del paciente. Más preferiblemente, el sistema incluye medios para montar los transductores de campo de referencia en el cuerpo del paciente. En una disposición particularmente preferente, los transductores de campo de referencia están desunidos mecánicamente entre si, de manera que cada transductor de campo de referencia se puede colocar en cualquier disposición deseada por el usuario sin limitaciones mecánicas impuestas por la colocación de los otros transductores de campo de referencia. Se proporcionan medios de calibración para determinar las disposiciones relativas de los transductores de campo con respecto a los otros mientras los transductores de campo de referencia se encuentran situados en las posiciones deseadas, por ejemplo, mientras los transductores de campo de referencia se montan en el cuerpo de un paciente. Como se utiliza en esta exposición con referencia a un único objeto, el término "disposición" se refiere a la posición del objeto, s la orientación del objeto o a ambas. Como se utiliza en esta exposición con referencia a cualquiera de dos objetos, el término "disposición relativa" se refiere a la dirección de un objeto con respecto al otro, a la distancia de un objeto al otro, o a ambas, y también incluye la orientación de cada objeto en el marco de referencia del otro objeto. Más preferiblemente, se dispone el medio de calibración para determinar completamente todos los parámetros de la disposición relativa de los transductores de campo unos con respecto a los otros, de manera que las distancias y las direcciones de cada transductor de campo respecto al otro transductor de campo, y la orientación de todos los transductores de campo, son completamente conocidos.

El sistema incluye, además, medios de transmisión para accionar los transductores de campo de referencia y los transductores de campo de sonda de manera que se transmitan uno o más campos no ionizantes entre los transductores de campo de referencia y el transductor o transductores de campo de sonda y detectar cada uno de tales campos transmitidos. Por ejemplo, en un sistema en el que los medios de transmisión actúan sobre los transductores de campo de referencia para transmitir un campo magnético o electromagnético, el transductor de campo de sonda detecta propiedades del campo recibido en el transductor o transductores de campo de sonda. También se proporcionan medios de cálculo para determinar la disposición de la sonda en el marco de referencia de los transductores de campo de referencia. Este cálculo continúa a partir de las propiedades de los campos detectados y de las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia, unos con respecto a los otros.

Debido a que los transductores de campo de referencia se pueden situar independientemente en o cerca del paciente, los mismos se pueden colocar en una disposición óptima para proporcionar una buena sensibilidad y relación de señal a ruido en el área particular de interés, en la que se debe situar una sonda durante un procedimiento particular. Además, se puede seleccionar la localización de los transductores de campo de referencia para proporcionar un acceso sin impedimentos para realizar procedimientos quirúrgicos u otros procedimientos médicos. Como se explicará adicionalmente más adelante, el marco de referencia definido por los transductores de campo de referencia se puede registrar con el marco de referencia de una imagen que se haya adquirido previamente, y se puede mostrar una representación de la sonda superpuesta sobre la imagen que se ha adquirido previamente. En realizaciones preferentes en las que se montan transductores de campo de referencia sobre el cuerpo de un paciente, el marco de referencia definido por los transductores de campo de referencia se mueve con el paciente. Por lo tanto, se puede mantener el registro con una imagen adquirida previamente sin necesidad de ajuste o de volver a realizar el registro, a pesar del movimiento del paciente. En sistemas de acuerdo con realizaciones adicionales de la invención, se disponen los medios de calibración y los medios de cálculo redeterminar periódicamente las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia, y para redeterminar la disposición de la sonda en base a las disposiciones relativas redeterminadas de los transductores de campo de referencia. Por ejemplo, el sistema puede funcionar cíclicamente de manera que cada ciclo incluya la redeterminación de las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia así como la determinación de la disposición de la sonda. Dicho de otra manera, el marco de referencia de los transductores de campo de referencia se actualiza antes de cada medida de la disposición de la sonda. Alternativamente, la disposición del transductor de campo de referencia se puede actualizar periódicamente. Estos sistemas permiten montar los transductores de campo de referencia sobre elementos móviles del cuerpo, por ejemplo, sobre la superficie del abdomen o tórax.

El medio de calibración puede incluir uno o más transductores de campo de calibración montados en uno más de los transductores de campo de referencia. De esta manera, uno o más de los transductores de campo de referencia está dispuesto en un conjunto de referencia con uno o más transductores de campo de calibración. Se dispone el medio de calibración para determinar las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia detectando campos no ionizantes transmitidos a o desde los transductores de campo de calibración, como por ejemplo, campos transmitidos desde los transductores de referencia de otros conjuntos de referencia.

Aspectos adicionales de la presente invención proporcionan procedimientos para determinar la disposición de una sonda en el interior del cuerpo de un paciente. Procedimientos de acuerdo con este aspecto de la invención deseablemente incluyen los pasos de proporcionar una sonda como se ha mencionado con anterioridad, que tiene uno o más transductores de campo de sonda y situar una pluralidad de transductores de campo de referencia como se reivindica en la reivindicación 1, que se pueden situar independientemente unos de los otros en posiciones deseadas, a medida y seleccionadas por el usuario, con respecto al cuerpo del paciente. Como se ha discutido con anterioridad en referencia al aparato, las disposiciones relativas en los transductores de campo de referencia respectivamente entre si se determinan mientras los transductores de campo de referencia se sitúan en sus posiciones deseadas. A continuación, se localiza la sonda transmitiendo uno más campos no ionizantes entre los transductores de campo de sonda y los transductores de campo de referencia, y detectando estos campos. La disposición relativa de la sonda con respecto a los transductores de campo de referencia se determina por las propiedades de los campos detectados y por las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia, unos con respecto a los otros. Como se ha discutido con anterioridad en conexión con el aparato, las disposiciones relativas de los transductores de campo de referencia deseablemente se redeterminan frecuentemente.

Otros aspectos todavía adicionales de la presente invención incluyen un aparato para generar o detectar campos no ionizantes transmitidos a y desde el interior del cuerpo de un paciente. Aspectos de acuerdo con este aspecto de la invención incluyen una pluralidad de transductores de campo de referencia de acuerdo con la reivindicación 1, y medios para situar cada de los transductores de campo de referencia independientemente con respecto a los otros en posiciones a medida, deseadas, en proximidad cercana al cuerpo de un paciente médico. El aparato de acuerdo con este aspecto de la presente invención se puede utilizar en los sistemas y procedimientos que se han discutido más arriba. El medio de posicionado puede incorporar medios para asegurar cada uno de los transductores de campo de referencia al cuerpo del paciente, por ejemplo, medios adhesivos u otros dispositivos de fijación que se puedan aplicar al cuerpo. Todavía otro aspecto de la presente invención incluye un conjunto que incorpora una pluralidad de transductores de campo de referencia separados y medios tales como adhesivos u otros dispositivos de fijación para asegurar los transductores de campo de referencia al cuerpo del paciente. Todavía otro aspecto de la presente invención incluye un conjunto de transductores de campo de referencia que incorpora una bobina u otro transductor de campo que genera calor durante el funcionamiento y una estructura de alojamiento que contiene dicha bobina. El conjunto tiene una superficie delantera que se apoya contra el paciente durante el funcionamiento, y una superficie trasera. Se proporcionan medios en el alojamiento para limitar el calentamiento de la superficie delantera por el calor generado en la bobina. Por ejemplo, el alojamiento puede incluir aislamiento térmico dispuesto entre la bobina y la superficie delantera, y preferiblemente también incluye medios para disipar el calor en el interior del alojamiento o a través de la superficie trasera. Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención serán más fácilmente evidentes de la descripción detallada establecida más abajo, cuando se toma en conjunto con los dibujos que se acompañan.

La presente invención se refiere a sensores de campo magnético que se utilizan para detectar la posición y la orientación de sondas medicas en el interior del cuerpo de un paciente. Los sensores de la presente invención están especialmente adaptados para su utilización como conjuntos de transductores de referencia posicionables independientemente, como se reivindica en la reivindicación 1. Tales conjuntos son, por ejemplo, los que se describen en la Solicitud Internacional número pct/us 97/02650, de propiedad común, en tramitación junto con la presente, titulada "Transductores posicionables independientemente para sistema de localización" ("solicitud `650").

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización preferente de la presente invención, que muestra transductores de campo de referencia unidos al cuerpo del paciente;

La figura 2 es una vista seccionada en diagrama, que muestra un conjunto de transductor de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 3 es una vista en perspectiva en diagrama, que muestra un elemento del conjunto utilizado en la figura 1;

La figura 4 es una vista en diagrama del componente que se muestra en las figuras 1 - 3;

La figura 5 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un transductor de campo de referencia y de un conjunto de transductor de calibración de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 6 es una vista en perspectiva lateral de otra realización preferente de la presente invención, en la cual los transductores de campo son móviles independientemente;

La figura 7 es una vista delantera de otra realización preferente de la presente invención, en la cual los transductores de campo de referencia son móviles independientemente sobre un soporte flexible, similar a una lámina;

La figura 8a y 8b son vistas de disposición y en perspectiva del sensor de tres bobinas de la presente invención;

Las figuras 9a y 9b son vistas de disposición y en perspectiva de una realización alternativa del sensor de tres bobinas;

La figura 10 es una vista en planta de los tres sensores de bobina de la presente invención, dispuestos relativamente entre si; y

La figura 11 es una vista parcial seccionada de un sensor de tres bobinas marcado sobre una almohadilla.

Modos para realizar la invención

Se utiliza un sistema de acuerdo con una realización de la invención en conjunto con una sonda alargada en forma de un tubo o catéter 20, que tiene un extremo próximo 22 y un extremo distal 24. Un cuerpo 28 de sonda que incorpora un transductor de campo de sonda o sensor de posición 30 se encuentra conectado físicamente al extremo distal 24 del catéter 20. El transductor de campo 30 de sonda está previsto preferiblemente en forma de un sensor dispuesto para detectar campos magnéticos o electromagnéticos. Por ejemplo, el transductor de campo 30 de referencia puede ser un sensor de posición de ejes múltiples, de estado sólido, del tipo que se muestra en la patente norteamericana 5.558.091 que se ha mencionado con anterioridad. Un sensor de este tipo incorpora una pluralidad de transductores sensibles a los componentes del campo magnético en direcciones mutuamente ortogonales. Otros sensores de posición adecuados incluyen bobinas como se muestra en la patente norteamericana 5.391.199 que se ha mencionado con anterioridad y en la Publicación Internacional WO 96/05768. Las bobinas de este tipo pueden estar previstas como una bobina única o como una pluralidad de bobinas ortogonales que pueden detectar componentes de campo en direcciones ortogonales.

La sonda o tubo 20 alargado está construido y dispuesto para que pueda navegar en el interior del cuerpo del paciente hasta una localización deseada. Por ejemplo, el tubo 20 puede tener la estructura de catéter, endoscopio, laparoscopio convencional o similares. El tamaño y forma del tubo 20 también dependerá de la región del cuerpo que se va a tratar. La sonda puede incorporar esencialmente cualquier dispositivo que se pueda insertar o hacer avanzar en el cuerpo para efectuar un procedimiento médico, tal como para tratamiento, medida u observación, y capturar muestras de tejido u otros materiales en el interior del cuerpo. El tubo 20 también puede construirse para que acomode un instrumento médico intracorporal convencional, tal como unas tijeras o fórceps u otras herramientas quirúrgicas que son operables desde el extremo próximo o asa del dispositivo. Una herramienta quirúrgica de este tipo puede ser cualquier herramienta quirúrgica convencional del tipo comúnmente utilizado en los procedimientos quirúrgicos endoscópicos, artroscópicos o laparoscópicos, o un dispositivo convencional de toma de muestras de biopsia. Sin embargo, se debe apreciar que, esencialmente, cualquier instrumento o dispositivo que se puede insertar en el cuerpo puede funcionar como una sonda, y por lo tanto, el término "sonda" no se debe tomar como limitado a ninguna configuración específica.

El aparato incluye, además, un juego de conjuntos 50 de referencia, en este caso tres conjuntos de referencia separados, que se montan directamente en el paciente en posiciones deseadas, a medida. Como mejor se ve en las figuras 2 y 4, cada conjunto 50 de transductor de referencia incluye una bobina cilíndrica 100 fabricada de cable de calibre delgado. Una bobina de este tipo preferiblemente incluye, aproximadamente, 2000 vueltas de cable para formar una bobina con un diámetro de 76,2 o 101,6 mm o menos y una altura de 6,4 mm o menos. Bobinas como estas se venden actualmente como bobinas de calentamiento por Minco, de Minneapolis, Minnesota. Cada bobina cilíndrica se forma sobre un núcleo 30 de bobina cilíndrico y define un eje 302 de bobina que es concéntrico con la bobina. Cada conjunto 50 de referencia incluye, además, un alojamiento que incorpora un panel delantero 304 y panel trasero 306. Estos elementos se pueden formar de materiales no ferromagnéticos, tales como polímeros, metales no ferromagnéticos y otros materiales convencionalmente utilizados en dispositivos médicos desechables. El panel frontal 304 está provisto de una capa de amortiguación 308, la cual, a su vez, tiene un recubrimiento adhesivo en su superficie delantera expuesta 310. El panel delantero 304 y por lo tanto su superficie delantera expuesta 310 recubierta con adhesivo se extienden en general transversalmente al eje 302 de la bobina. Se puede situar de manera retirable una capa de una película 311, de liberación pelable, sobre la superficie 310. La capa 311 protege al adhesivo en la superficie 310 durante el transporte y el manejo, pero se retira durante la utilización del conjunto. En lugar de la capa 310 de adhesivo, el conjunto de referencia puede estar provisto de características tales como bandas, tiras elásticas, abrazaderas u otros dispositivos para asegurarlo al cuerpo de paciente. De manera alternativa o adicional, los elementos 304 y 306 de alojamiento pueden estar provistos de características tales como orificios o puntos de fijación para cooperar con los dispositivos de fijación suministrados por el usuario, tales como suturas para sujetar el conjunto en su lugar. En una variante adicional, las características de fijación pueden estar previstas directamente en el transductor de campo de referencia o bobina 100, como sobre el núcleo 300 de bobina, y se pueden omitir los elementos de alojamiento.

La superficie trasera 306 está provista de venteos 312 para permitir la disipación de calor generado durante el funcionamiento de la bobina 100. Otras características conocidas para promover la conducción y la disipación de calor se pueden proporcionar en el panel trasero. Por ejemplo, el panel trasero puede estar equipado con aletas y se puede fabricar de un material no magnético altamente conductor del calor, tal como el aluminio. De manera alternativa o adicional, la región en el interior del alojamiento que rodea a la bobina 100 puede estar llena con un material que tenga un calor especifico elevado o un material fundible adaptado para fundirse y aceptar calor como calor latente de fusión, preferiblemente a una temperatura ligeramente por encima de la temperatura corporal normal, tal como aproximadamente 40 - 50ºC. Se pueden proporcionar otros dispositivos conocidos para enfriar un conjunto eléctrico, por ejemplo, bobinas para hacer circular un medio de enfriamiento tal como agua o aire en el interior del conjunto o se puede proporcionar un dispositivo de transferencia de calor externo. También se podrían utilizar dispositivos de enfriamiento termoeléctricos. Estas características de disipación de calor y de absorción de calor pretenden limitar la elevación de la temperatura en la superficie frontal 310 del panel frontal. Como se discutirá más completamente más adelante, el panel frontal se apoyará contra el paciente durante la operación. El panel frontal 304 y la capa 308 de amortiguación pueden tener propiedades sustanciales de aislamiento del calor, lo cual también ayuda a limitar la elevación de temperatura de la superficie delantera 310.

Con el alojamiento se forma integralmente una pluralidad de enchufes 314 de transductores de calibración en posiciones fijadas relativas a la bobina 100. Como mejor se puede ver en la figura 4, cada conjunto 50 de transductor tiene tres enchufes 314 dispuestos alrededor de la periferia de la bobina 100. En la configuración particular que se ilustra, los enchufes se disponen deseablemente en posiciones separadas alrededor del eje 302 de la bobina y de esta manera forman los vértices de un triangulo en un plano perpendicular al eje 302 de la bobina. Cada enchufe 304 está adaptado para recibir un transductor de campo 316 de calibración y para sujetar el transductor de campo de calibración en una posición y orientación predeterminadas relativas a la bobina 100 del mismo conjunto 50 de referencia. Como mejor se ve en la figura 3, cada transductor de campo 316 de calibración incluye deseablemente un juego de tres elementos 318, 320 y 322 de transductores ortogonales adaptados para detectar componentes de campo magnético en tres direcciones mutuamente ortogonales. Los elementos de transductor activos pueden ser transductores en estado sólido tales como transductores de efecto Hall o transductores magneto resistivos. Alternativamente, los elementos activos pueden ser bobinas enrolladas en ejes que se cruzan mutuamente. Los elementos activos 318, 320 y 322 están alojados en un paquete exterior o alojamiento 324. Cada enchufe 314 y/o los alojamientos 324 de los transductores de campo 316 de calibración y los enchufes 314 pueden incluir características convencionales tales como encajes por salto elástico, pasadores, abrazaderas y otras características para la fijación mecánica. Alternativa o adicionalmente, el alojamiento 324 de los transductores de calibración puede estar adaptado para ajustarse apretadamente dentro de los enchufes 314, de manera que cada alojamiento se mantenga en una posición repetitiva precisa con respecto a la bobina 100. En todavía otra alternativa, el alojamiento 324 de los transductores 316 de calibración se puede formar integralmente con los elementos 304 y 306 de alojamiento de la bobina, que se pueden formar integralmente con la bobina 300 o que pueden estar fijados permanentemente de otra manera al núcleo de la bobina o al alojamiento.

Los transductores de campo de referencia o bobinas 100, y los transductores de campo 316 de calibración de los distintos conjuntos 50 de referencia están conectados por medio de conductores 51 a un dispositivo 80 de transmisión y recepción de campos. Preferiblemente, los conjuntos 50 de referencia se pueden desunir y retirar de los conductores 51 para permitir el fácil reemplazo y/o recambio después de su utilización. Es ventajoso proporcionar conjuntos de referencia desechables puesto que se puede eliminar la re-esterilización de los transductores, que puede producir daños a los transductores sensibles. Además, proporcionar transductores desmontables permite una mayor realización a medida al permitir la intercambiabilidad entre diferentes conjuntos de referencia de tamaños distintos para diferentes procedimientos médicos y tamaños del paciente. Como alternativa a los conductores 51, se pueden conectar los distintos transductores de cada conjunto de referencia al dispositivo 80 de transmisión y recepción por medio de telemetría sin cables, tal como la telemetría de RF o la infrarroja. En este caso, cada conjunto 50 de referencia puede incluir una fuente de energía autocontenida, tal como una batería.

El dispositivo 80 de transmisión y recepción de campos está conectado a un ordenador 85, que puede consistir en un microordenador, estación de trabajo, ordenador principal u otro dispositivo de cálculo similar, el cual, a su vez, está conectado a un dispositivo visualizador, tal como un tubo de rayos catódicos o monitor (CRT) 95. El dispositivo 80 de transmisión y recepción de campos y el ordenador 85 se disponen para cooperar con los transductores de campo 30 de sonda y con las bobinas 100 de transductores de campo de referencia y para transmitir y recibir campos no ionizantes, preferiblemente campos electromagnéticos, para determinar la disposición de la sonda 28 en el marco de referencia de los transductores de campo 100 de referencia. Como mejor se ve en las figuras 1 y 4, se montan conjuntos 50 de referencia en el paciente en disposiciones arbitrarias, seleccionadas por el usuario, adhiriendo las superficies delanteras 310 al paciente. Esto es, las disposiciones de los conjuntos 50 de referencia, y por lo tanto las disposiciones de los transductores de campo 100 de referencia se pueden seleccionar como desee el médico u otra persona que monte los conjuntos de referencia. Preferiblemente, los conjuntos de referencia se montan de manera que coloquen las distintas bobinas o transductores de referencia 100 próximas a una región de interés en el interior del paciente, es decir, en proximidad a una región en la cual se va a utilizar la punta distal de la sonda 28. Las disposiciones particulares ilustradas en las figuras 1 y 4 solamente se pretenden con propósitos de ilustración y no se deben tomar como limitativas de las posiciones en las cuales se pueden colocar los transductores de campo de referencia. Por ejemplo, los conjuntos de referencia se pueden colocar en una disposición generalmente coplanar en la espalda del paciente, extendiéndose los ejes 302 de las bobinas generalmente paralelos entre si, de manera que los ejes de las bobinas rodeen el centro de la región de interés. Alternativamente, los distintos transductores de campo se pueden colocar en una disposición generalmente en forma de U, como se muestra en la figura 4, de manera que los ejes 302 de los transductores de referencia o bobinas 100 en todos los conjuntos de referencia converjan en la región de interés.

Cuando se colocan sobre el paciente, los transductores de campo 100 de referencia definen un marco externo de referencia. Se pueden trasmitir los campos electromagnéticos o magnéticos entre los transductores de campo 100 de referencia y el transductor 30 en la sonda, de manera que se pueda calcular la disposición del transductor de campo de sonda y de la sonda 28 a partir de las características de los campos, tales como la intensidad y la dirección, como son detectados por el transductor de campo de sonda. De esta manera, los transductores de campo 100 de referencia y el transductor de campo 30 de sonda definen cooperativamente una pluralidad de parejas transmisoras-receptoras. Cada pareja de este tipo incluye un transmisor y un receptor como elementos de la pareja. Se dispone un elemento de cada una de estas parejas en la sonda y se dispone el otro elemento de cada una de estas parejas de este tipo en el marco de referencia definido por los transductores de campo 100 de referencia. Típicamente, al menos un elemento de cada pareja transmisor -receptor se dispone en una posición u orientación diferente a la del elemento correspondiente de las otras parejas. Detectando las características de las transmisiones de campo entre los elementos de las distintas parejas, el sistema puede deducir información relativa a la disposición de la sonda en el marco externo de referencia definido por los transductores de campo de referencia. La información de la disposición puede incluir la posición de la sonda, la orientación de la sonda, o ambas. Sin embargo, el cálculo se basa en que los transductores de campo de referencia se hayan situado en posiciones y orientaciones conocidas relativamente entre sí.

En el sistema de las figuras 1 - 4, debido a que se pueden colocar los transductores de campo 100 de referencia en cualquier posición y orientación deseada relativamente entre si, es necesario calcular sus posiciones respectivamente entre si. Los transductores de campo 316 de calibración cooperan con los transductores o bobinas de campo 100 de referencia para proporcionar la información necesaria para calcular la posición y la orientación de los conjuntos de referencia relativamente entre si. La bobina de cada conjunto 50 de referencia constituye un transductor de campo de eje único, mientras que los transductores de campo 316 de calibración de cada conjunto 50 de referencia representan un sistema de tres transductores de tres ejes dispuestos en posiciones conocidas unos con respecto a los otros. Por ejemplo, los tres transductores 316B, 316B2 y 316 B3 de calibración del conjunto 50 de referencia se encuentran en posiciones conocidas, unos en relación con los otros. Como se describe, por ejemplo, en la Publicación de Patente Internacional WO 94/04938, cuya exposición de incorpora a la presente memoria como referencia, la posición y orientación de un transductor de campo de eje único, tal como la bobina 100A, se puede deducir completamente activando la bobina 100A para producir un campo magnético y detectando los componentes del campo magnético en cada una de las tres direcciones mutuamente ortogonales en cada uno de los tres transductores 316B1, 316B2 y 316 B3 de calibración. El algoritmo utilizado en la Publicación 94/04938 que se ha mencionado con anterioridad se utiliza en la presente memoria con un propósito completamente diferente, es decir, la localización de una sonda en relación con los transductores de referencia múltiples que ya se encuentran en posiciones conocidas relativamente entre si. Sin embargo, se puede aplicar un algoritmo de este tipo directamente al problema de encontrar la posición y la orientación de la bobina 100A con respecto a los sensores de calibración en el conjunto 50B de referencia. En una etapa inicial, el algoritmo continua tratando la bobina 100A de transductor de campo de referencia como si fuese un radiador uniforme, e ignorando el efecto de la orientación de la bobina 100A en las magnitudes del componente del campo determinadas en los transductores 316B de calibración. Dicho de otra manera, en esta etapa inicial se trata la bobina 100A como que está irradiando un campo esférico. Usando esta suposición y las magnitudes de los componentes de campo detectadas por los transductores 316B de calibración, el sistema llega a una estimación inicial de la posición de la bobina 100A en relación con el conjunto 50B de referencia. Utilizando esta estimación inicial de la posición inicial y las magnitudes de los componentes de campo detectadas por los transductores 316B de calibración, a continuación el sistema calcula los ángulos de orientación de la bobina 100A. Usando los ángulos de orientación que se acaban de calcular, el sistema calcula una mejor estimación de la posición. Los dos últimos pasos se repiten hasta que una nueva estimación de la posición se corresponda con la última estimación previa de posición dentro de una tolerancia preseleccionada. Dicho de otra manera, el sistema converge a la posición y a los ángulos de orientación correctos. Detalles adicionales del algoritmo se proporcionan en la publicación `938. El mismo algoritmo se puede utilizar para encontrar la localización de la bobina 100C con respecto al conjunto 50C de referencia. De manera similar, activando la bobina 100B en el conjunto 50B de referencia, se puede determinar la posición y la orientación de la bobina 100B con respecto al conjunto 50C por las señales de monitorización de los tres transductores de campo 316 de calibración de tres ejes en el conjunto 50C de referencia. La posición de la bobina 100B con respecto al conjunto 50A de referencia se puede determinar de las señales generadas por los transductores de campo 316 de calibración en el conjunto 50A de referencia mientras la bobina 100B está activa. De manera similar, cuando se activa la bobina 100C, se puede determinar la disposición de la bobina 100C con respecto a los conjuntos 50A y 50B. El sistema proporciona información redundante, incluyendo dos conjuntos de parámetros de posición y de orientación determinados independientemente que definen las disposiciones relativas de cada pareja de conjuntos de referencia. Se puede utilizar esta información redundante para comprobar los valores obtenidos y para llegar a una estimación de los valores verdaderos que minimiza el error total en el sistema. Por ejemplo, comparando los dos valores determinados independientemente de la disposición relativa de la pareja de conjuntos, se puede obtener una estimación del error de esa pareja. Se pueden obtener estimaciones similares de error en las disposiciones relativas de otras parejas de conjuntos de referencia. Usando un proceso interactivo, el ordenador puede seleccionar las estimaciones de las disposiciones verdaderas de los distintos conjuntos de referencia que producen el error total más bajo. Alternativamente, las dos estimaciones de disposiciones relativas de cada pareja de conjuntos de referencia se pueden promediar simplemente entre si.

En una disposición alternativa adicional, el sistema se puede modificar para utilizar menos transductores de calibración y por lo tanto, eliminar algo de la información redundante. De esta manera, en el sistema que se muestra en las figuras 1 - 4 en las cuales se muestran tres transductores de campo 100 de referencia, no hay necesidad de que hayan tres transductores de campo 316 de calibración en cada conjunto de referencia con el fin de calibrar o determinar las posiciones relativas de los transductores de campo de referencia entre si después de que se hayan colocado. Es decir, solamente se precisa que hayan suficientes parejas de transmisores-receptores entre los transductores de campo de referencia y de calibración para determinar las situaciones de los conjuntos de referencia respectivamente entre si. Por ejemplo, en el sistema de las figuras 1 - 4, en el que los transductores de campo de referencia comprenden bobinas de transmisión de campo de eje único, un sistema que utilice solamente tres transductores de calibración de recepción de campo de tres dimensiones en solamente un conjunto de referencia permitirá la determinación de las posiciones y orientaciones relativas de las tres bobinas de transmisión respectivamente entre si. De manera alternativa o adicional, los transductores de campo de referencia pueden funcionar como transductores de calibración. Por ejemplo, si se activa la bobina 100A con una corriente alterna, el campo alterno puede ser detectado por los transductores de campo 100B y 100C de referencia de los otros conjuntos de referencia. Estas señales proporcionan información adicional que se puede utilizar en el procedimiento de calibración.

En otra realización preferente, se proporciona una agrupación fija de transductores de campo de calibración, tal como la agrupación 55 de calibración (figura 1) que incluye una pluralidad de transductores de campo 56 de calibración unidos al dispositivo 80 de transmisión y recepción de campos por medio de los conductores 57. Debido a que los transductores 56 de la agrupación de calibración están previstos en una relación fija, conocida respectivamente unos con respecto a los otros, se pueden determinar las posiciones individuales de cada uno de los transductores de campo de referencia con respecto a los transductores de la agrupación de acuerdo con algoritmo mostrado, por ejemplo, en la Publicación Internacional WO 94/04938 que se ha mencionado con anterioridad. Una vez que se hayan determinado las posiciones de los transductores de campo 100 de referencia en el marco de referencia de la agrupación 55 de calibración, se pueden calcular directamente las disposiciones de los transductores de campo de referencia relativamente entre sí. En esta disposición, se pueden omitir los transductores de campo de calibración de los conjuntos 50 de referencia.

Una vez que la calibración de los transductores de campo de referencia se haya completado, se puede determinar la disposición de la sonda en el marco de referencia externo definido por los transductores de campo de referencia, como se establece, por ejemplo, en la patente 5.558.091, transmitiendo y recibiendo campos no ionizantes entre los transductores de campo de referencia y los transductores de campo de sonda.

En un procedimiento de acuerdo con una realización de la invención, se sitúa al paciente sobre la cama 60 del paciente y se sitúan los conjuntos 50 de referencia independientemente en disposiciones deseadas, sobre o cerca del paciente. A continuación, se determina el marco de referencia externo utilizando las parejas de transductores de campo de referencia y de calibración. Esto es, la unidad 80 de transmisión y recepción de campos y el ordenador 85 activan los transductores de campo de referencia o los transductores de campo de calibración para transmitir y recibir campos como se ha discutido más arriba. Utilizando el proceso que se ha descrito más arriba, el ordenador 85 calcula la disposición de los transductores de campo 100 de referencia respectivamente entre si, para determinar el marco de referencia externo.

A continuación, se hace avanzar el extremo distal de la sonda 28 en el interior del paciente hacia el área de interés, transportando el transductor de campo 30 de sonda. A continuación, la unidad 80 de transmisión y recepción de campos y el ordenador 85 activan los transductores de campo 100 externos y el transductor de campo 30 de sonda para transmitir y recibir campos. Por ejemplo, cuando los transductores de campo 100 de referencia son transmisores de campos, los transductores de campo de sonda enviarán señales que representan los campos detectados en la sonda a la unidad de transmisión y recepción de campos. A la inversa, cuando los transductores de campo de sonda se utilizan como transmisores se envían señales de activación a los transductores de campo de sonda. A continuación, el ordenador 85 deduce la disposición del transductor de campo 30 de sonda y de esta manera deduce la disposición de la misma sonda en el marco de referencia externo definido por los transductores de campo 100 de referencia. Puesto que las disposiciones de los transductores de campo 100 de referencia, unos en relación con los otros, son ahora conocidas, el paso de encontrar la disposición del transductor de campo 30 de sonda se puede efectuar por técnicas conocidas, tales como las que enseñan en la patente 5.558.091 y en la Publicación WO 94/04938.

En algunos procedimientos, es deseable mostrar la posición de la sonda en la pantalla 95 superpuesta sobre imágenes previamente adquiridas del paciente, tales como imágenes MRI, CT o de rayos X. Para hacer esto, es necesario definir un marco de referencia del paciente y a continuación trasladar la posición de la sonda en el marco de referencia externo definido por los transductores 100 al marco de referencia del paciente. Dicho de otra manera, el marco de referencia de los conjuntos 50 de referencia y de los transductores de campo 100 de referencia se debe registrar con el marco de referencia de la imagen. Esto se puede conseguir de distintas maneras. En una técnica, la sonda 28, y por lo tanto el transductor de campo 30, se llevan a varios puntos prominentes en el paciente que son fácilmente identificables en la imagen, por ejemplo, estructuras óseas fácilmente identificables que se muestran en los datos de la imagen. Para facilitar este proceso, se pueden fijar unos marcadores 71 de colimación en su posición sobre el cuerpo del paciente antes de que se adquiera la imagen, de manera que los marcadores de colimación se muestren en la imagen y sean accesibles a la sonda. Los datos que define cada punto prominente o marcador se suministran al ordenador, por ejemplo situando un cursor sobre la representación del punto en la pantalla 95 de visualización. Cuando el médico lleva la sonda 28 a que se aplique a cada punto prominente o marcador de colimación, suministra una entrada manual al ordenador, con lo cual el ordenador registra la posición actual de la sonda 28 en el marco de referencia de los transductores de campo 100 como la posición del punto prominente o marcador en el marco de referencia. Los datos que definen la posición de cada uno de estos puntos o marcadores en el marco de referencia de la imagen se combina con los datos que definen los mismos puntos en el marco de referencia de los transductores de campo 100, para llegar a un vector de transposición que relaciona los dos marcos de referencia, uno con respecto al otro. Alternativamente, el contorno de un elemento rígido en el cuerpo del paciente, por ejemplo, la cara del paciente, se puede rastrear con la punta de la sonda y hacer que se corresponda al mismo contorno en el marco de imagen de referencia. En otra solución, se pueden proporcionar uno o más transductores de campo 70 marcadores de registro en los marcadores de colimación que se unen al paciente antes de realizar la imagen. El sistema rastrea la disposición de los transductores de campo de registro en el marco de referencia de los transductores de campo 100 de la misma manera que rastrea la disposición del transductor 30 de sonda, de manera que sean conocidas las posiciones de los marcadores de colimación en el marco de referencia del transmisor de campo.

Una ventaja principal proporcionada por las realizaciones de la presente invención en las que los transductores de campo de referencia se montan directamente en los pacientes, es que los transductores definen un marco de referencia que es fijo con respecto al paciente. En muchos casos, tales como en los que se montan los transductores de campo de referencia en porciones rígidas del cuerpo del paciente (como sobre la cabeza), se elimina el requisito de que el paciente se encuentre fijado rígidamente en una posición dada a la cama del paciente. Esto es debido a que ya no existe la necesidad de impedir el movimiento relativo entre el paciente y el marco de referencia definido por los transductores de campo de referencia típicamente montados en la cama del paciente o unidos a una pared o al techo. Por ejemplo, si los transductores de campo de referencia se montan en la cabeza, el movimiento de la cabeza del paciente no producirá un movimiento relativo de la cabeza con respecto a los transductores de campo de referencia puesto que los mismos se encuentran situados sobre la cabeza. Dicho de otra manera, el marco de referencia definido por los conjuntos 50 de referencia y por los transductores de campo 100 de referencia está fijado al paciente y se mueve junto con el paciente. No hay necesidad de recalibrar o volver a registrar este marco de referencia con respecto a cualquier marco fijado de referencia.

Cuando los transductores de referencia no están fijados relativamente entre si, como cuando los transductores de referencia están montados en porciones flexibles o móviles de la anatomía del paciente, el sistema debe recalibrar la posición de los conjuntos de referencia relativamente entre si. Esta recalibración se efectúa repitiendo los pasos de calibración que se han discutido más arriba, incluyendo el funcionamiento de los transductores de campo de calibración y los cálculos de las disposiciones relativas de los conjuntos de referencia. La recalibración se puede efectuar periódicamente, por ejemplo, cada pocos segundos durante la operación. Más preferiblemente, la recalibración se efectúa cada vez que se determina la disposición de la sonda 28. De esta manera, el sistema puede funcionar cíclicamente. Cada ciclo incluye una etapa de calibración, en la cual se establecen las disposiciones relativas de los conjuntos de referencia y de los transductores de campo, y una etapa de medida, en la cual se determina la posición y/o la orientación de la sonda 28 en el marco de referencia de los conjuntos de referencia y de los transductores de campo 100. El ciclo también puede incluir la recalibración de la información de registro, por ejemplo, la posición de uno o más transductores 70 de registro de marcadores de colimación. Incluso cuando se montan los conjuntos de referencia sobre una porción rígida del cuerpo, es deseable la recalibración periódica como una seguridad contra un movimiento inadvertido de los conjuntos de referencia.

En las realizaciones que se han descrito más arriba, los distintos transductores son multiplexados en tiempo. Por ejemplo, los transductores de campo de referencia se activan en momentos diferentes durante cada ciclo de calibración. También se pueden utilizar otros esquemas de multiplexión, tales como división de frecuencias y esquemas de multiplexión por división de códigos. Además, en las disposiciones que se han discutido más arriba, se disponen todos los transductores de campo de referencia para transmitir campos magnéticos, mientras que se disponen los transductores de campo de calibración y el transductor de campo de sonda para detectar tales campos. También se puede utilizar la disposición inversa, en la que la sonda y los transductores de campo de calibración son transmisores y los transductores de campo de referencia son detectores En todavía otras posibles disposiciones, los transductores de campo de calibración incluyen algunos transmisores y algunos detectores, de manera que las posiciones relativas de los distintos conjuntos 50 de referencia se pueden determinar transmitiendo campos entre transmisores de calibración en diferentes conjuntos de transductores. También se puede utilizar una disposición de modo mixto, en la cual los transductores de referencia y de sonda utilizan un tipo de campo, y los transductores de calibración utilizan otro tipo de campo. Por ejemplo, en un sistema que utiliza transductores de referencia magnéticos o electromagnéticos, los transductores de campo de calibración pueden ser transductores acústicos u ópticos. Además, los distintos transductores de campo pueden tener más o menos ejes de sensibilidad que los que se han discutido más arriba. Por ejemplo, los transductores de campo de referencia pueden ser transductores de campo de ejes múltiples, mientras que el transductor de campo de sonda puede ser un transductor de campo de eje único. En particular, cuando los transductores de campo de referencia son transductores de campo de ejes múltiples tales como bobinas multieje, los transductores de campo de referencia también pueden servir como transductores de campo de calibración. Esto es, las disposiciones relativas de los conjuntos de referencia se pueden deducir únicamente detectando señales transmitidas entre los transductores de campo de referencia en conjuntos diferentes.

En todavía otra disposición, se utiliza el transductor de campo de sonda u otro transductor de campo móvil, en lugar de los transductores de campo de calibración. Durante la etapa de calibración, el transductor de campo móvil se inserta sucesivamente en los distintos enchufes 314 de sonda de calibración de cada conjunto de campo mientras que se activa cada bobina de referencia. Por ejemplo, la punta 28 de la sonda se puede mover de enchufe a enchufe. Siempre que los enchufes de sonda sitúen el transductor móvil en posiciones conocidas en cada conjunto de referencia, y siempre que los conjuntos de referencia no se muevan relativamente entre si durante la etapa de calibración, este procedimiento produce la misma información que la adquisición simultánea de señales múltiples de sonda de calibración en las realizaciones que se han descrito más arriba.

Como se muestra en la figura 5, un conjunto de transductor de referencia puede incluir una bobina o transductor 100' de referencia montado entre una capa 102 flexible superior o trasera y una capa 104 flexible inferior o delantera. Se puede fijar una cinta 106 adhesiva de doble cara a la superficie de fondo de la capa 104 inferior de manera que se pueda unir fácilmente al paciente el conjunto de bobina completo. Se pueden montar uno o más transductores 52 de referencia en un conjunto de este tipo, por ejemplo sobre la capa superior 102.

En la realización que se ha discutido más arriba, los transductores de referencia se montan en el paciente. Sin embargo, los transductores de referencia independientemente posicionables también se pueden montar en otras posiciones cerca del paciente. Volviendo a continuación a la figura 6, se proporciona una realización adicional de la presente invención en donde los transductores de campo de referencia están unidos a una estructura común pero todavía son móviles independientemente unos con respecto a los otros. Aquí, se proporciona un brazo 200 de soporte común al cual se une un número de brazos 205 de cuello de ganso, flexibles, a los cuales se unen transductores de campo 210 de referencia. Se proporciona un mecanismo 215 de montaje ajustable para la unión de la estructura de soporte de la bobina a la cama del paciente o a otra posición deseada. Las posiciones relativas de los transductores de campo, unos con respecto a los otros, pueden ser determinadas después de que los mismos se sitúen como se ha descrito más arriba. Se debe apreciar que hay un número de otras maneras efectivas de unir los transductores de campo de referencia a una estructura de soporte común para permitir el movimiento independiente de los transductores, tal como usando brazos de alambre que se puede doblar, brazos con mecanismos de articulación ajustable u otros bastidores ajustables de este tipo.

Una realización todavía adicional de la presente invención se muestra en la figura 7, en la cual se proporciona un soporte 220 similar a una lámina única y al cual se unen los transductores 225 de campo de referencia. En esta realización, la lámina se puede situar por encima o por debajo del paciente y cada uno de los transductores se puede mover a una posición deseada reuniendo el material en exceso de la lámina. De manera alternativa, la lámina flexible se puede formar como un material rígido, pero todavía lo suficientemente flexible, para permitir que la lámina se doble en cualquier posición deseada para permitir el ajuste de las posiciones de los transductores de campo.

Las disposiciones de bobina o transductores de la presente invención solucionan un número de problemas asociados con los sistemas de bobina fijos, no móviles. Por ejemplo, los sistemas de bobinas no móviles pueden interferir con el acceso del cirujano. En general, los sistemas de bobinas no móviles no se puede situar encima del paciente puesto que bloquearían la iluminación, y pueden no ser situables bajo el paciente en donde un metal causaría interferencia y no todas las camas podrían reemplazarse o retroajustarse para eliminar este problema. Además, con bobinas no móviles, los volúmenes de mapas de alta precisión son demasiado pequeños para ser útiles si las bobinas no se pueden mover de un momento a otro.

La presente invención soluciona estos problemas puesto que los transductores de campo de referencia se pueden situar de una manera menos obstrusiva y pueden incluso moverse fuera del camino a una nueva posición durante el procedimiento. Además, los transductores se pueden mover más cercanos al área de interés para proporcionar mejor concentración de campos y mejores lecturas. La presente invención permite, además, incluso el uso de transductores de referencia más pequeños puesto que ya no existe la necesidad de proporcionar grandes bobinas para generar campos sobre un área grande para asegurar una cobertura amplia. En realizaciones preferentes, los transductores pueden ser desechables, permitiendo un reemplazo fácil de los transductores dañados o contaminados y la utilización de tamaños y tipos diferentes de transductores para diferentes aplicaciones. Un conjunto de transductores de campo de referencia de este tipo, con o sin los transductores de campo de calibración, también se puede proporcionar al médico y pueden contener transductores idénticos o transductores de tamaños diferentes para diferentes aplicaciones.

La presente invención también se puede utilizar en conjunto con el sistema mostrado en la Solicitud norteamericana con número de serie 08/476.380, cuya exposición se incorpora a la presente memoria descriptiva como referencia. En la solicitud 68/476380, se utiliza realimentación para ajustar las corrientes suministradas a los transductores o bobinas de campo de referencia para asegurar que el sensor en la sonda reciba campos que se encuentran en un rango preseleccionado de magnitudes, con independencia de la posición de la sonda. Esto asegura que el sensor funciona dentro de su rango óptimo y permite el uso de transmisores y sensores compactos. De esta manera, se pueden usar las técnicas de realimentación mostradas en la solicitud `380 con la presente invención para ajustar la intensidad de los campos no ionizantes generados por los transductores de campo de referencia y/o el transductor de campo de sonda.

La presente invención puede utilizarse adicionalmente en conjunto con el sistema de sonda múltiple que se muestra en la solicitud PCT, presentada en la misma fecha y titulada "Procedimientos y Aparatos Médicos que utilizan sondas intracorporales" que reivindica los beneficios de las Solicitudes provisionales norteamericanas números 60/012.275, presentada el 26 de febrero de 1.996; 60/011.721, presentada el 15 de febrero de 1.996; y 60/031.824 presentada el 26 de noviembre de 1.996 y que está cedida comúnmente al cesionario de la presente Solicitud. Las exposiciones de las citadas Solicitudes provisionales también se incorporan a la presente memoria como referencia. En realizaciones preferentes de este sistema, una sonda médica, tal como un catéter, es guiada en el interior del cuerpo de un paciente determinando las disposiciones relativas de la sonda en relación con otra sonda por la transmisión de radiación no ionizante a o desde los transductores de campo montados en ambas sondas. En particular, se pueda asegurar una sonda de posición a una lesión en el interior del cuerpo, y se puede guiar a la lesión una sonda de instrumentación para tratar la lesión, monitorizando las posiciones relativas de las sondas. En muchas realizaciones de este sistema, no es necesario registrar las posiciones de las sondas con los datos de imágenes, o superponer las posiciones de las sondas sobre las imágenes. Por lo tanto, las disposiciones de transductores de campo de referencia independientemente móviles de la presente invención se pueden utilizar con los sistemas de sonda de instrumentación/sonda de posición, con o sin imágenes simultáneas del paciente, para situar las disposiciones de las sondas en el marco de referencia definido por los transductores de campo de referencia. Siempre que las disposiciones de ambas sondas se encuentren en el mismo marco de referencia, se podrá determinar la disposición relativa de las dos sondas. Por ejemplo, las disposiciones relativas se podrán determinar adecuadamente incluso si los transductores de campo de referencia se mueven unos con respecto a los otros (como cuando los transductores de campo se montan sobre tejido blando), siempre que el sistema se recalibre para actualizar las disposiciones de los transductores de campo unos en relación con los otros durante cada ciclo o cuando se produzca movimiento. En una variante adicional en la que los transductores de campo de referencia se montan sobre partes del cuerpo sujetas a movimiento natural repetitivo, como sobre el pecho o sobre otra área que se mueve repetitivamente en el ciclo respiratorio, el sistema se puede calibrar en un punto particular en el ciclo de movimiento natural (por ejemplo, al final de la inspiración o al final de la expiración) y se puede actuar para determinar la situación de una sonda en el mismo punto en el ciclo de movimiento natural. Un sistema de este tipo también se puede utilizar cuando se desee la superposición de la representación de la sonda sobre una imagen previamente adquirida como, por ejemplo, cuando la imagen es una imagen adquirida en el mismo punto del ciclo de movimiento natural.

También se consigue un rendimiento superior de la relación de señal a ruido con los transductores de campo de referencia de la presente invención, que se pueden situar independientemente. En general, con el uso de uno o más transductores de campo de referencia en un sistema de posicionamiento de sonda, hay una región de volumen asociada a los transductores de campo en la cual se optimiza la relación de señal a ruido del conjunto (una denominada "región óptima") en donde se pueden realizar mediciones de campo de alta precisión con un transductor de sonda. Sin embargo, con los sistemas de posicionamiento de sonda anteriores en los cuales los transductores de campo de referencia estaban montados en posiciones fijas con respecto a la cama del paciente, esta región óptima típicamente incluye un área grande para contabilizar todas las posibles áreas de interés. Por ejemplo, se puede requerir un sistema que utilice transductores montados en la cama para situar la sonda en el tórax de un paciente y en la cabeza de otro paciente. Sin embargo, cuanto mayor sean las regiones óptimas, más dificultoso será conseguir una relación elevada de señal a ruido en dicha región. Con los conjuntos de transductores posicionables independientemente de la presente invención, esta área óptima se puede hacer menor y altamente concentrada. En cada procedimiento se puede configurar el área óptima para que se corresponda en la región en la cual se va a rastrear la sonda. Como consecuencia, las realizaciones preferentes de la presente invención pueden proporcionar un rendimiento mejorado de señal a ruido en comparación con un conjunto de transductor fijo utilizando los mismos transductores en una agrupación fija grande. La eficiencia de señal a ruido del sistema también depende de las propiedades del transductor de sonda. El rendimiento mejorado proporcionado por las realizaciones preferentes de la presente invención puede proporcionar rendimientos aceptables de señal a ruido con un transductor de sonda menos sensible, lo cual a su vez facilita la miniaturización del transductor de sonda y de la sonda.

Alternativamente, el beneficio proporcionado por el conjunto de transductor móvil puede permitir el uso de transductores de referencia más pequeños, más baratos y menos voluminosos al mismo tiempo que se mantiene un rendimiento satisfactorio. Además, los transductores de campo de referencia se pueden situar para que proporcionen una eficiencia óptima en la región sin obstruir el acceso del médico al paciente. Meramente a título de ejemplo, cuando el cirujano opera realizando una craneotomia en el lado izquierdo de la cabeza, los conjuntos de referencia se pueden colocar en la espalda, parte superior y lado derecho de la cabeza.

Todavía otra ventaja de las realizaciones mostradas en la presente memoria descriptiva es la capacidad para proporcionar ajustes de los transductores de campo de referencia si los mismos se mueven o si el posicionado inicial de los transductores de campo de referencia ofrece lecturas pobres. De esta manera, el cirujano puede reposicionar los conjuntos de referencia, o incluso añadir conjuntos de referencia adicionales durante un procedimiento.

Se podrá apreciar adicionalmente que, aunque se han descrito aspectos de las realizaciones preferentes anteriores con referencia a un sistema para determinar la posición en base a campos magnéticos, la presente invención es igualmente aplicable a otros tipos de sistemas de determinación de posición conocidos en la técnica, tales como sistemas que utilizan otras formas de transductores de campo, tales los que irradian y detectan campos electromagnéticos, magnéticos, acústicos, ópticos, ultrasónicos u otros no ionizantes.

El procedimiento de utilización de transductores de campo de calibración para calibrar las posiciones relativas de los transductores de referencia, unos con respecto a los otros, de acuerdo con la presente invención también se pueden utilizar para reemplazar o incrementar la forma de determinar las posiciones relativas de los transductores de campo de referencia enlazados. Esto es, en lugar de incluir un dispositivo de medición de rotación, tal como un dispositivo encoder óptico que permite determinar con precisión el ángulo entre los brazos de soporte del transductor de manera que se conozcan las posiciones relativas de los transductores de campo de referencia, se pueden utilizar los transductores de campo de calibración como se muestra en la presente memoria descriptiva.

Los sensores de bobina de acuerdo con la presente invención están especialmente adaptados para utilizarse como transductores de campo de calibración y se describen en las figuras 1 - 4, aunque la presente invención se puede utilizar en otras aplicaciones en las cuales se desee medir componentes de campos magnéticos. Haciendo referencia a la figura 8a de la presente Solicitud, en una realización preferente de la presente invención se forma un sensor de bobina de tres ejes proporcionando tres bobinas 12, 14 y 16 de calibración separadas sobre un único panel 10 de base, plano solitario. El panel 10 de base se puede formar de materiales nos ferromagnéticos, tales como polímeros, metales no ferromagnéticos y otros materiales convencionalmente utilizados en los dispositivos médicos desechables. Preferiblemente, se forma el panel base de una poliimida.

Cuando se forma el sensor de la presente invención, el panel 2 de base está inicialmente dispuesto en una configuración aplastada, plana, como la que se muestra en la figura 8a. A continuación, se fijan las bobinas 4, 6 y 8 de calibración a los subpaneles 13, 15 y 17, los cuales, a su vez, comprenden un panel 2 de base. Las bobinas de calibración preferiblemente se construyen enrollando cable de calibre fino alrededor de un núcleo de bobina, retirando el núcleo de bobina y laminando la bobina de hilo restante directamente sobre el panel base. Alternativamente, el núcleo de bobina se puede dejar en su posición y fijarse al panel base con la bobina. A continuación, una vez que las bobinas se localicen y se fijen a los subpaneles, los subpaneles se pliegan a lo largo de las líneas de plegado 17 y 18 para formar el sensor de bobinas de tres ejes de manera que todas las tres bobinas se encuentren dispuestas ortogonalmente unas con respecto a las otras a lo largo de los ejes x, y, z, como se muestra en la figura 7b. Por lo tanto, cada transductor de campo de calibración está adaptado para detectar componentes de campo magnético en las tres direcciones mutuamente ortogonales.

En otra realización de la presente invención, como se muestra en la figura 9a, se forman las bobinas 22, 24 y 26 en los subpaneles 21, 23 y 25 que forman el panel base 20. Con esta disposición, el plegado del panel 20 a lo largo de las líneas de plegado 27 y 28 de nuevo produce un conjunto de bobinas de tres ejes en el que las tres bobinas son mutuamente ortogonales unas con respecto a las otras, pero estando desplazada una de las bobinas una pequeña distancia de las otras dos bobinas, como se muestra en la figura 8b.

En la realización que se muestra en la figura 10, la presente invención incorpora tres sensores 30, 31, 32 de bobina de tres ejes unidos a la periferia exterior 33 de un substrato 37 principalmente plano. Una bobina principal 35 se dispone en el substrato plano principal 36. La bobina principal puede utilizarse como transductor de campo 100 de referencia descrito en la realización de las figuras 1 - 4. Preferiblemente, cada panel base que soporta a cada sensor de tres ejes del substrato plano 36 está formado como un único substrato, y se proporcionan las líneas de plegado apropiadas en los paneles base y en el borde en donde los paneles base se unen a la periferia exterior del substrato plano principal 36, para permitir que las bobinas de calibración se plieguen de manera que se dispongan ortogonalmente una con respecto a las otras a lo largo de sus ejes x, y, z. Preferiblemente, cada sensor de tres ejes está situado separado aproximadamente 120º de los otros, situados alrededor de la bobina principal 35.

La bobina principal 35 preferiblemente está fabricada de aproximadamente 800 a 1.600 vueltas y preferiblemente 1.550 vueltas de hilo de calibre 27 o menor, para formar una bobina con un diámetro de 76,2 mm o menos, y preferiblemente de 58,9 mm. Cada bobina de calibración individual de cada sensor 30, 31, 32 de tres bobinas preferiblemente está fabricado de aproximadamente 1.400 a 2.200 vueltas, y preferiblemente 2.000 vueltas de hilo de calibre 46 para formar una bobina con un diámetro exterior de 12,7 mm o menos, y preferiblemente de 8,1 mm. Alternativamente, las bobinas se pueden formar por otras técnicas tales como imprimiendo las bobinas directamente en los substratos. Se proporcionan hilos conductores (no mostrados) para conectar las bobinas a componentes electrónicos apropiados, tales como un accionador y amplificadores. Los conductores pueden constituir hilos externos, conductores en el interior de los substratos de conductores impresos en las superficies de los substratos.

El conjunto de transductor de referencia de la figura 10, que incluye la bobina principal 35 así como las bobinas de calibración 30, 31, 32 unidas al mismo panel que la bobina principal, puede reemplazar el conjunto 50 de transductor de referencia completo de la realización descrita en las figuras 1 - 4.

Otra realización adicional de la presente invención se muestra en la figura 11, que es una vista fragmentada de una porción de una bobina principal y que muestra la colocación de una bobina de tres ejes en una porción del substrato que soporta la bobina principal. Esto es, en esta realización, el conjunto 40 de bobina de tres ejes se monta de una manera similar al conjunto de sensor de bobina de tres ejes que se muestra en las figuras 8a y 8b. Sin embargo, en este caso, el conjunto de tres bobinas está adaptado para insertarse en el interior de los rebajes 41 y 42 dispuestos en el substrato plano principal 46. El rebaje 41 está adaptado para aceptar cualquier porción ligeramente sobresaliente de las bobinas 50 y 51, mientras que el rebaje 42 está formado para aceptar la protuberancia hacia fuera de la bobina 52. De nuevo, la bobina principal 45 está formada sobre el mismo substrato en el que se forman los rebajes 42 y 41; es decir, el substrato 46.

Como se ha discutido más arriba, los conjuntos de bobina de la presente invención están adaptados en particular para utilizarse en conexión con conjuntos de transductores posicionables individualmente que se han mostrado en realizaciones anteriores. Por ejemplo, los conjuntos de sensores de bobinas de las figuras 7b y 8b se pueden utilizar como transductores de campo 316 de calibración y situarse en el interior de los enchufes 314 de transductores de calibración de las figuras 1 - 4.

Como estas variaciones y combinaciones de las características descritas con anterioridad se pueden utilizar sin separarse de la presente invención, la descripción que antecede de las realizaciones preferentes debe tomarse a título ilustrativo en lugar de a título de limitación de la invención, como se define por las reivindicaciones.

Claims

1. Un conjunto (50) de transductor de campo de referencia plegable que comprende:

(a): una bobina principal (100) dispuesta sobre un substrato plano principal (36), teniendo el citado substrato plano principal un borde periférico exterior (33), y

(b): uno o más elementos (30, 31, 32) detectores de campo magnético de tres ejes, comprendiendo cada uno de ellos:

(i): un panel base (2) inicialmente plano que tiene al menos tres subpaneles (13, 15, 17) de soporte de elementos, separados unos de los otros por una o más líneas de plegado (17, 18) en el citado panel base, y

(ii): tres elementos (4, 6, 8) de calibración, estando situado cada uno de ellos en uno de los respectivos subpaneles de soporte de los citados elementos, con lo cual el plegado de al menos dos de los citados subpaneles por las citadas líneas de plegado permite que los citados elementos de calibración se sitúen a lo largo de tres ejes mutuamente ortogonales en la disposición de los citados sensores de tres ejes,

: que se caracteriza porque al menos una porción del citado panel base está unida al citado borde periférico exterior del citado substrato plano principal.

2. Un conjunto (50) de transductor de campo de referencia plegable como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el cada uno de los citados paneles base es inicialmente coplanar con el citado substrato plano principal antes del establecimiento de los citados sensores de tres ejes.

3. Un sistema para determinar la disposición de una sonda (20) en el interior del cuerpo de un paciente, que comprende:

(a): una sonda (20) que tiene uno o más transductores de campo (30) de sonda montados sobre la misma;

(b): una pluralidad de transductores de campo (50) de referencia que son móviles independientemente unos con respecto a los otros y que se pueden localizar en posiciones deseadas a medida, con respecto al cuerpo del paciente;

(c): medios de calibración (316) para determinar las disposiciones relativas de los citados transductores de campo, unos con respecto a los otros, mientras los citados transductores de campo de referencia están localizados en sus posiciones desea- das;

(d): medios (80) de transmisión para accionar los citados transductores de campo de referencia y el citado uno o más transductores de campo de sonda para transmitir uno o más campos no ionizantes y detectar el campo transmitido, de manera que cada campo de este tipo es transmitido por un elemento de una pareja transmisor - receptor, incluyendo un transductor de campo de referencia y un transductor de campo de sonda, y es detectado por el otro elemento de la pareja de este tipo; y

(e): medios (85) de calculo para determinar la disposición relativa de la sonda con respecto a los citados transductores de campo de referencia a partir de propiedades de los campos detectados y de las disposiciones relativas de los citados transductores de campo de referencia unos con respecto a los otros;

: en el que cada uno de los citados transductores de campo de referencia es un transductor de campo de referencia de acuerdo con la reivindicación 1.

4. Un procedimiento para determinar la disposición de una sonda en el interior del cuerpo de un paciente, que comprende los pasos de:

(a): proporcionar una sonda (20) que tiene uno o más transductores de campo (30) de sonda montados sobre la misma;

(b): situar una pluralidad de transductores de campo (50) de referencia de acuerdo con la reivindicación 1, independientemente unos de otros, en posiciones deseadas, a medida, con respecto al cuerpo del paciente;

(c): determinar las disposiciones relativas de los citados transductores de campo de referencia unos con respecto a los otros, mientras los citados transductores de campo de referencia están localizados en sus posiciones deseadas;

(d): transmitir uno o más campos no ionizantes entre los citados transductores de campo de sonda y los citados transductores de campo de referencia y detectar cada uno de los campos de este tipo transmitidos, de manera que cada campo de este tipo sea transmitido por un elemento de una pareja de transmisor-receptor, incluyendo un transductor de campo de referencia y un transductor de campo de sonda, y detectado por el otro elemento de una pareja de este tipo; y

(e): determinar la disposición relativa de la sonda con respecto a los citados transductores de campo de referencia a partir de propiedades de los campos detectados y de las disposiciones relativas de los citados transductores de campo de referencia, unos con respecto a los otros.

5. Un aparato para generar campos no ionizantes en el interior del cuerpo de un paciente, que comprende:

(a): una pluralidad de transductores de campo (50) de referencia de acuerdo con la reivindicación 1, y

(b): medios para situar cada uno de los citados transductores de campo de referencia independientemente de los otros en unas posiciones deseadas, a medida, en proximidad cercana al cuerpo del paciente.

6. Un kit que comprende una pluralidad de conjuntos de referencia separados, incluyendo cada uno de ellos un transductor de campo (50) de acuerdo con la reivindicación 1, para generar o detectar campos no ionizantes y medios (310) para asegurar el conjunto transductor al cuerpo de un paciente médico independientemente de los otros conjuntos de referencia.

7. Un conjunto de transductor de referencia para montar en el cuerpo de un paciente médico, que está compuesto por una estructura, un transductor de campo (50) de referencia de acuerdo con la reivindicación 1 para generar o detectar campos no ionizantes montados en las citadas estructuras, medios para sujetar uno o más transductores de campo de calibración adaptados para generar o detectar un campo no ionizante en unas disposiciones predeterminadas relativas a la estructura, y medios (310) para asegurar la estructura al cuerpo del paciente.

8. Un conjunto de transductor de referencia para montar en el cuerpo de un paciente médico, compuesto por una estructura, un transductor de campo (50) de referencia de acuerdo con la reivindicación 1 para generar o detectar campos no ionizantes montado en la citada estructura, medios para asegurar la estructura al cuerpo del paciente, y medios para limitar el calentamiento del paciente por el calor generado en el citado transductor de campo de referencia.

9. Un conjunto como se ha reivindicado en la reivindicación 8, en el que el citado transductor de campo (50) de referencia incluye una o más bobinas (100).